高灵敏SiC压力传感器.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103234670A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103234670103234670A(43)申请公布日2013.08.07(21)申请号201310152489.X(22)申请日2013.04.16(71)申请人宁波工程学院地址315211浙江省宁波市镇海区风华路201号(72)发明人杨为佑毕精会尉国栋王霖高凤梅郑金桔(51)Int.Cl.G01L1/18(2006.01)G01L9/08(2006.01)B82Y15/00(2011.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图1页附图1页(54)发明名称高灵敏SiC压力传感器(57)摘要一种高灵敏SiC压力传感器的制备方法，其包括以下具体步骤：(1)将C纸浸泡在Co(NO3)2乙醇溶液中，引入催化剂，自然晾干备用；(2)将聚硅氮烷液态有机前驱体置于石墨坩埚中，引入催化剂后的C纸置于石墨坩埚顶部，一起置于气氛烧结炉中于1350～1450℃进行高温热解，在5％N2和95％Ar(体积比)的混合保护气氛下热解1～3小时，实现N原子掺杂的n型SiC纳米线的制备。(3)将n型SiC纳米线超声分散后滴洒在石墨片上，在原子力显微镜导电模式下构建SiC纳米线压力传感器，通过探针施加不同压力，实现不同压力下的电信号检测。与已有报道的工作相比，本发明所制备的SiC压力传感器不仅能够实现nN量级力的检测，而且能够实现pA量级电信号的反馈，具有更高的灵敏度。CN103234670ACN1032467ACN103234670A权利要求书1/1页1.一种高灵敏SiC压力传感器的制备方法，其包括以下具体步骤：1)材料制备：将C纸浸泡在Co(NO3)2乙醇溶液中，自然晾干后引入催化剂。将聚硅氮烷液态有机前驱体置于石墨坩埚中，引入催化剂后的C纸置于石墨坩埚顶部，一起置于气氛烧结炉中于1350～1450℃进行高温热解，在5％N2和95％Ar(体积比)的混合保护气氛下热解1～3小时，实现N原子掺杂的n型SiC纳米线的制备。2)压力传感器构建：将n型SiC纳米线超声分散在乙醇中，然后滴洒在石墨片上。在原子力显微镜导电模式下构建SiC纳米线压力传感器，通过探针施加不同压力，实现不同压力下的电信号检测。2.根据权利要求1所述的制备高灵敏SiC压力传感器的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)和(2)中所采用的压力传感器功能单元为N原子掺杂的n型SiC纳米线。3.根据权利要求2所述的制备高灵敏SiC压力传感器的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中所制备的SiC压力传感器，能够实现nN量级力的检测，且能实现pA量级电信号的反馈，具有高灵敏性。2CN103234670A说明书1/3页高灵敏SiC压力传感器技术领域[0001]本发明涉及一种高灵敏SiC压力传感器的制备方法，属材料制备技术领域。技术背景[0002]传感器技术是人类认识和改造世界的“五官”，是衡量现代化进程的关键技术之一，与通信和计算机技术构成了信息产业的三大支柱。据2011年IHSiSuppli公司的微电子机械系统与传感器研究报告，由于在航天航空、石油化工、地热勘探、医疗、汽车等应用领域的不断扩大，压力传感器将于2014年成为头号MEMS器件。[0003]当前压力传感器技术面临的主要挑战之一是高温传感器的研发。随着探索自然的不断深入，人们对能够在高温等苛刻条件下稳定工作的压力传感器需求日益迫切，每年以10％～32％的速率递增。目前，国内外报道的压力传感器主要包括如下几种：SOI(SilicononInsulator)和SOS(SilicononSapphire)单晶硅、多晶硅、溅射合金薄膜、光纤、金刚石薄膜、以及SiC等高温压力传感器。然而，上述传感器大部分仅仅只能在200℃以下工作，如研发最早也是最具代表性的Si高温传感器，尽管Si压阻式压力传感器工艺成熟且性能优异，但受p-n结耐温限制，一般只能用于120℃以下；即使采用基于SOS和SOI结构的Si压力传感器，其工作温度虽然能够提高到350℃，但Si的热塑性又极大地限制了其应用。[0004]碳化硅(SiC)是第三代宽带隙半导体材料，具有宽带隙、高电子漂移速率、高热导率、高电子迁移率、较高击穿电压，以及优异的力学性能和化学稳定性，在用于高温、高频和高辐射等苛刻环境下的器件具有显著优势。SiC用作高温压力传感器的第一代产品是3C-SiC，新一代产品是美国Kulite传感器公司生产的6H-SiC高温压力传感器，可稳定工作于500℃，甚至600℃。由此可见，SiC有望替代Si成为高性能高温压力传感器功能单元的理想选择。[0005]2006年，美国加州大学首次报道了Si纳米线优异的压阻特性，其压阻因子高于传统体材料近50倍，